Изкуствен интелект е създал протеини, убиващи бактерии

Изкуствен интелект е проектирал антимикробни протеини, които след това са били тествани в реални условия и е доказано, че действат. Същият подход в крайна сметка може да се използва за създаване на нови лекарства.

Протеините се състоят от вериги от аминокиселини. Последователността на тези киселини определя формата и функцията на протеина.

Али Мадани (Ali Madani) от Profluent, стартъп в областта на биотехнологиите в Калифорния, и колегите му използват изкуствен интелект, за да проектират милиони нови протеини, след което създават малка проба от тях, за да проверят дали работят.

Изкуственият интелект, наречен ProGen, работи по начин, подобен на изкуствените интелекти, които могат да генерират текст. ProGen се е научил как да създава нови протеини, усвоявайки граматиката на това как аминокиселините се комбинират, за да образуват 280 милиона съществуващи протеини. Вместо изследователите да изберат тема, по която изкуственият интелект да пише, те могат да посочат група от подобни протеини, върху които той да се съсредоточи. В този случай те избират група протеини с антимикробна активност.

Изследователите програмират проверки в процеса на изкуствения интелект, така че той да не произвежда аминокиселинни "безсмислици", но също така тестват проби от предложените от изкуствения интелект молекули в реални клетки. От 100-те молекули, които физически създали, 66 са участвали в химически реакции, подобни на тези на естествените протеини, които унищожават бактериите в яйчен белтък и слюнка. Това подсказва, че тези нови протеини също могат да убиват бактерии.

Изследователите избират пет протеина с най-интензивни реакции и ги добавят към проба от бактерии Escherichia coli. Два от протеините са унищожили бактериите.

След това изследователите ги изобразяват с рентгенови лъчи. Въпреки че аминокиселинните им последователности се различават с до 30 % от всички съществуващи протеини, формите им почти съвпадат с естествено срещащите се протеини.

Джеймс Фрейзър (James Fraser) от Калифорнийския университет в Сан Франциско, който е част от екипа, заявява, че от самото начало не е било ясно дали изкуственият интелект може да разбере как да промени толкова много аминокиселинната последователност и все пак да получи коректна форма.

"Беше нещо като "изглежда като патица, кряка като патица" и рентгеновите лъчи потвърдиха, че също така ходи като патица", коментира Фрейзър.

Той е изненадан, че е открил добре функциониращ протеин в първата сравнително малка част от всички генерирани от ProGen протеини.

Подобен процес би могъл да се използва за създаване на нови тестови молекули за разработване на лекарства, въпреки че те все пак ще трябва да бъдат тествани в лабораторни условия, което отнема много време, посочва Мадани.

Справка: Madani, A., Krause, B., Greene, E.R. et al. Large language models generate functional protein sequences across diverse families. Nat Biotechnol (2023). https://doi.org/10.1038/s41587-022-01618-2

Източник: AI has designed bacteria-killing proteins from scratch – and they work,  New Scientist